Κίνηση βλήματος & κινητική ενέργεια

1 · Πρόβλεψε

Αν εκτοξεύσεις τη μπάλα ταχύτερα, πώς θα αλλάξει η κινητική της ενέργεια στην εκτόξευση και το μέγιστο ύψος της;

2 · Διάταξη

  1. Άνοιξε την προσομοίωση βλήματος και πάτησε Επαναφορά.
  2. Ενεργοποιήστε τον αισθητήρα ταχύτητας και την ένδειξη ύψους — το ύψος μετράται από το ΠΑΤΩΜΑ, όχι από το σημείο εκτόξευσης, οπότε περιλαμβάνει το σταθερό ύψος εκτόξευσης της μπάλας 1,2 m.
  3. Ρύθμισε την ταχύτητα εκτόξευσης για κάθε δοκιμή παρακάτω, πάτησε Αναπαραγωγή και κατέγραψε τις κορυφαίες τιμές.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Μάζα m (kg)Ταχύτητα εκτόξευσης v (m/s)KE = ½mv² (J)Μέγιστο ύψος h (m)
1.008.00
1.0010.00
1.0012.00

Χάραξε το μέγιστο ύψος h (άξονας y) έναντι της κινητικής ενέργειας στην εκτόξευση KE (άξονας x).

4 · Ανάλυση

  1. Δείξε τη διαδικασία σου υπολογίζοντας KE = ½mv² για μία δοκιμή και σύγκρινέ την με την ένδειξη κινητικής ενέργειας της προσομοίωσης.
  2. Περιγράψε τη σχέση μεταξύ κινητικής ενέργειας εκτόξευσης και μέγιστου ύψους. Είναι γραμμική; Παράθεσε αριθμούς από τον πίνακά σου.

5 · Επέκταση

  1. Σε σταθερή ταχύτητα, ποια γωνία εκτόξευσης δίνει το μεγαλύτερο μέγιστο ύψος; Εξήγησε γιατί.
  2. Πραγματικά βλήματα δεν φτάνουν το ύψος που προβλέπει ο πίνακάς σου. Πού πηγαίνει η χαμένη ενέργεια;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

Κινητική ενέργεια

Η ενέργεια κίνησης στην εκτόξευση, από τη μάζα και την ταχύτητα εκτόξευσης που ρύθμισες για κάθε δοκιμή.

Βαρυτική δυναμική ενέργεια

Η ενέργεια που αποθηκεύεται στο μέγιστο ύψος της μπάλας, διαβάζεται από το ύψος της μπάλας ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΟ ΔΑΠΕΔΟ — όχι πάνω από το σημείο εκτόξευσης. Επειδή αυτή η εκτόξευση είναι υπό γωνία (όχι κατακόρυφα προς τα πάνω), μόνο η κατακόρυφη συνιστώσα της ταχύτητας εκτόξευσης μετατρέπεται σε επιπλέον άνοδο πάνω από την εκτόξευση: μεταφέρει 64% της κινητικής ενέργειας εκτόξευσης σε αυτή τη γωνία (το υπόλοιπο παραμένει οριζόντια κίνηση, ακόμα παρούσα στην κορυφή). Αλλά η αναγνωσμένη τιμή ύψους περιλαμβάνει επίσης το σταθερό ύψος εκτόξευσης της μπάλας 1.2 m πάνω από το δάπεδο, οπότε η δυναμική ενέργεια στην κορυφή είναι m·g·(1.2 m + rise) — όχι απλώς 0.64× η κινητική ενέργεια εκτόξευσης, και ο λόγος μεταξύ τους αλλάζει με την ταχύτητα αντί να παραμένει σταθερός.

← Πίσω στο πείραμα

Μηχανική

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής